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Apple WatchをAIで機能強化、スマートウォッチで心臓の異常を検知

Apple Watchは健康管理のウエアラブルとして人気が高い。ただ、センサーの機能には限界があり心拍数計測精度が不安定といわれる。このため、Apple Watchで収集する心拍数データをAIで解析し心臓の異常を検知する研究が進んでいる。病院でECG検査を受けなくても、Apple Watchで24時間連続して心臓の健康状態をモニターできる。

出典: Cardiogram

Cardiogramというベンチャー企業

この技術を開発したのはサンフランシスコに拠点を置くCardiogramというベンチャー企業だ。同名のCardiogramというアプリがApple Watchで測定した身体データを解析し心臓の動きを把握する (上の写真)。デバイスと連動し心拍数がエクササイズにどう反応するかを把握する。また、平常時の心拍数をモニターし、身体がストレスや食事などにどう反応するかも理解する。更に、心拍数を解析し心臓疾患を検知する研究が進められている。

Apple HealthKitと連動

Cardiogramは健康管理のアプリとしてiOS向けに開発された。Cardiogramの特徴は身体情報をApple Watchで収集することにある。Appleは健康管理アプリ開発基盤「HealthKit」を展開している。Apple Watchで計測した身体データは利用者の了解のもとHealthKitに集約される。CardiogramはHealthKit経由で利用者の身体情報にアクセスし、これらデータを解析し健康に関する知見を得る。具体的には、Apple Watch利用者の心拍数、立っていた時間、消費カロリー量、エクササイズ時間、歩数などを可視化して分かりやすく示す (下の写真)。

出典: VentureClef

Evidence-Based Behavior

Cardiogramは「Evidence-Based Behavior」という手法を使って心臓の挙動を把握する技術を開発している。この手法は日々の行動やエクササイズがバイオマーカーにどう影響するかを検証する。例えば14日間ジョギングをすると、これが心拍数にどう影響するかを解析する。これで心拍数が7%低下すると、この行動は健康に効果があると判定する。Cardiogramは健康管理に役立つエビデンスを特定して利用者に示す。ジョギングの他に自転車、瞑想、ヨガ、睡眠時間などのプログラムが揃っている。また、スマホを絶つと健康にプラスに作用するのかを検証するメニューもある。

Apple Watchで不整脈を検知する研究

CardiogramはApple Watchを使って心臓の状態をモニターし、AIで異常を検知する研究を進めている。これはUC San Francisco (カリフォルニア大学サンフランシスコ校) との共同研究で「mRhythm Study」と呼ばれている。6185人を対象にApple Watchで収集した心拍データを解析し不整脈の一種である心房細動 (Atrial Fibrillation) を検出する。臨床試験の結果、判定精度は高く97%の確率で心房細動を検知できたと報告している。

心房細動を検知するアルゴリズム

Apple Watchで収集したシグナルから心房細動を検知するアルゴリズムにAIが使われた。アルゴリズムはConvolutional LayerとLSTM Layerを組み合わせた四階層の構造を取る (下のダイアグラム)。アルゴリズムに心拍数を入力するとタイムステップ毎にスコアを出力する。スコアは心房細動が発生している確率で、これを各時間ごとに見ることができる。つまり、Apple Watchを着装しているあいだ、いつ心房細動が起こったかを把握できる。病院のECGを使わなくても市販のウエアラブルにAIを組み合わせることで心臓疾患を把握できることが証明され、その成果に注目が集まっている。

出典: Cardiogram

データ収集が課題

同時にこの研究で課題も明らかになった。アルゴリズムを教育するためにはタグ付きのデータが数多く必要となる。このケースではApple Watchで収集した心拍シグナルとECGで計測した心電図のデータを大量に必要とする。特に、患者が心房細動を発症した時の両者のシグナルの紐づけがカギとなる。しかし、これらのデータは病院における心臓疾患患者のECG検査で得られ、その数は限られている。このため、この研究ではモバイル形式のECG測定デバイス「Kardia Mobile」が使われた。

Kardio Mobileとは

Kardia Mobileとはスマートフォンと連動して機能する心電図計測デバイスである。Kardia Mobileには電極が二点あり、被験者はここに指をあててて心電図を計測する (下の写真下段)。測定時間は30秒で、結果はスマートフォンのディスプレイに表示される (下の写真上段)。ガジェットのように見えるが既にFDA (米国食品医薬品局) の認可を受けており、医療システムとして病院や家庭で使われている。研究ではこのKardio Mobileが使われ、6,338件のデータを収取し、これらが教育データとして使われた。因みにKardio MobileがFDA認可を受けた最初のモバイルECGで小さなデバイでも心電図を高精度に測定できる。デバイスの価格は99ドルで、簡単に心電図を測定できるため米国の家庭で普及が始まった。

出典: AliveCor

GoogleのBaseline Project

Googleもウエアラブルを使って心臓の状態をモニターする研究を進めている。Alphabet配下のデジタルヘルス部門Verilyは人体のバイオデータを解析し、健康状態を把握することを目標にしている。これは「Baseline Project」と呼ばれ健康な人体を定義し、ここから逸脱すると「未病」と判定し、利用者に警告メッセージを発信する。Verilyは2017年4月、リストバンド型のバイオセンサー「Study Watch」を発表した (下の写真)。ECG、心拍数、活動状態をモニターでき、Study Watchを使った大規模なフィールド試験が始まった。

出典: Verily

健康管理に役立つウエアラブル

実はここ最近Apple WatchやFitbitなど健康管理のウエアラブルは販売が低迷している。Fitbitは大規模なレイオフを実施し事業を再構築している。消費者は健康管理のためにウエアラブルを買うが、センサーの機能と精度は限定的で思ったほど役立たないというのが共通した声だ。市場は高精度・高機能のウエアラブルを求めており、Apple Watchなどは対応を迫られている。その一つの解がAIで、既存センサーをアルゴリズムで補完することで機能を強化する。Cardiogramがその実例で健康管理に役立つことが証明された。本当に健康管理に役立つウエアラブルが求められておりAIの果たす役割が広がってきた。

Appleの人工知能戦略、SiriはiOS 10でボイスクラウドに進化

Appleは2016年9月13日、iPhone向け基本ソフトiOS 10をリリースした。早速使ってみたが、Siriが大きく成長する兆しを感じた。Siriの機能が一般に公開され、企業は音声で操作するアプリを作ることができる。SiriはもはやOS機能ではなく、ボイスクラウドとして位置づけられる。AIで足踏みをしているAppleが巻き返しに転じた。

出典: VentureClef

メッセージングが劇的に機能アップ

iOS 10を使って驚いたのはメッセージング「Messages」の機能が飛躍的に向上したこと。絵文字やマルチメディアが使えるだけではなく、画面いっぱいのアニメーションが目を引く。お祝いメッセージの背後で紙吹雪が舞い散る (上の写真左側)。沢山の風船が舞い上がり、夜空に大輪の花火が上がるシーンもある。文字も大文字でジャンプしながら表示され、インパクトのあるメッセージを送ることができる。Apple Watchで登場した心臓が鼓動するアニメーションやキスマーク (上の写真右側) が使え、メッセージが格段にカラフルになった。Messengerはお洒落でハイセンスでAppleらしい製品に仕上がっている。ヒットすること間違いない。

メッセージングに若者が集う

ここにはFacebook MessengerやSnapchatに対抗するAppleの姿勢がうかがえる。ソーシャルメディアは伸び悩み、若者はメッセージングに集っている。ここが人気スポットで、生活の基盤であり、買い物をする場所でもある。ビジネスとして大きな可能性を秘め、Appleが全力でキャッチアップしている姿勢が見て取れる。

オープンなプラットフォーム

iOS 10の最も重要なポイントはプラットフォームが広範囲にわたり公開されたこと。音声アシスタントSiriはApple製アプリだけで使われてきたが、iOS 10ではサードパーティが開発したアプリから利用できる。企業はSiriの機能を組み込んだアプリを開発できるようになり、ユーザインターフェイスが格段に向上した。音声操作のアプリが勢いを増す中で、Siriを組み込んだボイスアプリのエコシステムが広がっている。

写真を言葉で検索する

Apple製アプリについてもSiriがカバーする範囲が広がった。特に便利なのは写真アプリ「Photos」を言葉で操作できる機能。「Show my photos from airports」と言えば空港で撮影した写真を表示する (下の写真左側)。旅行で撮影した写真を探すときは「Find my pictures from my trip to San Francisco」と言うと、サンフランシスコで撮影した写真を表示する (下の写真右側)。Deep Learningでイメージ検索技術が格段に向上し、質問に対しズバリ結果を表示する。使ってみてとても便利と感じる。

出典: VentureClef

電車の乗り換えを教えてくれる

Siriは電車の路線案内ができるようになった。現在地からサンフランシスコ空港に行くには「Give me public transit directions to San Francisco Airport」と言えば、バスと電車を乗り継いで空港に行く経路を示す (下の写真左側)。また、クルマの中で目的地までの道順を尋ねるときは「Give me directions to San Jose Airport」と指示する。ナビゲーションが始まるので、それに沿って運転する。

出典: VentureClef

Appleのスマートホーム

iOS 10からスマートホームアプリ「Home」が登場した (下の写真)。このアプリがハブとなり開発キット「HomeKit」で定義された家電を操作する。Siriに「Turn on the living light」と言えばリビングルームの電灯が灯る。Homeでは家の中の雰囲気を設定する「Scene」という機能がある (下の写真左側、中央部)。Siriに「Set my movie scene」といえば、テレビで映画を見るために最適な暗さになる。電灯の輝度が落ちうす暗くなる。

また、Automationという機能を使うと、家の中の家電を自動制御できる (下の写真右側)。家の中が暗くなったら自動で電灯が点灯する。「At Sunset」という機能を使うと日没時に電灯がオンとなる。また、「When I Arrive Home」という機能を使うと、自宅に到着すると部屋の電灯が灯る。シンプルな機能だが電灯が自動でオンオフするのは便利と感じる。

出典: VentureClef

Siriでクルマを呼ぶ

iOS 10の最大の特徴はパートナー企業がSiriの機能を組み込んだアプリを開発できること。企業はSiri開発キットである「SiriKit」でアプリを開発する。SiriKitで開発されたアプリはSiriの機能を実装し、利用者が音声でアプリを操作できる。

ライドシェア「Lyft」はSiriKitでアプリを開発した。Siriに「Get me a ride to San Francisco Airport」というとLyftのクルマを呼ぶことができる (下の写真左側)。Siriの画面にLyftアプリのウインドウが表示され、近所にいるLyftのクルマがマップ上に表示される。Siriはクルマは7分で来ますが呼びますかと尋ねる。これにYesと答えるとクルマが配車される。ライドシェアではLyftの他にUberも使える。

出典: VentureClef

Siriでお金を送る

Siriから送金することができる。「Send money with Venmo」と指示すると、無料の送金アプリ「Venmo」の送金プロセスが起動する (下の写真左側)。Siriは誰に送るのか、また、金額と添えるメッセージを聞いてくるので、これらに応えると確認画面が表示される (下の写真右側)。ここで「Yes」と答えると送金が完了する。Venmoの他に「Square Cash」で送金することもできる。

出典: VentureClef

Siriからメッセージを送り電話をかける

Siriからメッセージアプリ「WhatsApp」を起動しメッセージを送信できる。「Send a WhatsApp message to Alice..」と指示する (下の写真左側)。また、ソーシャルネットワーク「LinkedIn」で友人にメッセージを送信できる。「Send a LinkedIn message to John..」と指示する (下の写真右側)。この他にSiriから「Skype」や「Vonage」を使って電話をかけることができる。

出典: Apple

Apple WatchからSiriを利用すると便利

SiriはApple Watchからも利用できる (下の写真左側)。家の中や外出先では、iPhoneを取り出す代わりにApple WatchでSiriを使うのが便利。Apple Watchに「Hey Siri, Set my movie scene」と語り掛けタスクを実行する (下の写真右側)。iPhoneでも「Hey Siri、」と呼び掛けてSiriを起動できるが、その際はiPhoneを電源に接続しておく必要がある。

出典: VentureClef

SiriKitで音声アプリを開発

前述の通り、SiriKitは開発者向けのツールで、これを利用してSiriの音声機能を組み込んだアプリを開発する。SiriKitは業務領域「Domain」ごとに提供される。DomainはVoIP calling、Messaging、Payments、Photo、Workouts、Ride bookingなどから構成される。SiriKitがユーザとのやり取り全てを担う。音声認識や自然言語解析などのAI機能はSiriKitが提供する。ただし、開発者は業務に固有の言葉を登録し、Siriのボキャブラリーを増やす必要がある。

Siriは輝きを取り戻すか

新しくなったSiriを使うと利用できるシーンが増えてとても便利になったと感じる。同時に、Siriの音声認識精度についてフラストレーションを感じることも少なくない。GoogleやAmazonと比べるとその差が歴然としてきた。iOS 10からはSiriの機能が公開され、ボイスクラウドに進化した。この基盤上でクールなアプリが登場しようとしている。AIに対して及び腰であったAppleであるが、Open Siriで機能アップが期待される。最初にSiriを使った時の驚きは鮮明で、SiriKitはこの輝きを取り戻す切っ掛けになるのかもしれない。